The role of the posterior hypothalamic area in the generation of theta rhythm

Aktywność bioelektryczna formacji hipokampa, głównej struktury OUN zaangażowanej w generowanie rytmu theta [3, 59, 61, 64, 78], wiąże się z pobudzeniem wielu obszarów położonych na różnych piętrach OUN. Struktury te, wpływając na generowanie w HPC oscylacji w paśmie theta, określono jako wstępujący układ synchronizujący [73, 95]. Układ ten ma swój początek w śródmózgowiu, w jądrze konarowo-mostowym nakrywki (pedunculopontine tegmental nucleus) oraz jądrze boczno-grzbietowym nakrywki (laterodorsal tegmental nucleus) [25, 78]. W jądrach tych generowana jest toniczna impulsacja, która przekazywana jest m.in. do przedniego jądra siatkowatego mostu (nucleus reticularis pontis oralis; RPO) [100] oraz do jądra niepewnego (nucleus incertus) [72]. Neurony RPO unerwiają jądro nadsuteczkowate oraz jądra tylnego podwzgórza [47], a neurony jądra niepewnego wysyłają impulsację m.in. do kory przedczołowej, przedruchowej, formacji hipokampa i jądra grzbietowego szwu (dorsal raphe nucleus) [51, 78]. Inną ze struktur wchodzących w skład układu wstępującego jest obszar przyśrodkowej przegrody (medial septum; MS) i poprzeczny pęczek pasma przekątnego Broki (vertical limb of the diagonal band of Broca; vDBB) [4, 5, 11, 15, 16, 52, 53, 103]. MS/vDBB jest głównym elementem układu wstępującego, przekazując impulsację biegnącą z pnia mózgu i struktur międzymózgowia bezpośrednio do kory limbicznej, w tym do HPC i kory śródwęchowej (entorhinal cortex; EC) [9, 66]. Podstawową rolą, jaką pełni MS/vDBB jest przekształcanie impulsacji płynącej z niższych pięter OUN w rytmiczny wzorzec aktywności przekazywany następnie do struktur limbicznych, gdzie generowana jest aktywność polowa theta [10].

Na szczególną rolę obszaru tylnego podwzgórza we wstępującym układzie synchronizacyjnym wskazywać może obecność bogatych, zwrotnych połączeń PHa z formacją hipokampa. Robert Vertes i wsp. przeprowadzili znakowanie i dokładną analizę projekcji neuronów umiejscowionych w SuM [93] oraz w PH [94]. Dowiedli, że połączenia z SuM, podobnie jak z PH, w większości biegną przez pęczek przyśrodkowy kresomózgowia, unerwiając formację hipokampa, a zwłaszcza warstwę komórek ziarnistych. Wykazano również, że aksony biegnące z PHa docierają do kilku innych struktur korowych oraz podkorowych. Badania potwierdziły, że neurony jądra nadsuteczkowatego unerwiają warstwę komórek ziarnistych zakrętu zębatego (dentate gyrus; DG), a ścisłe połączenia SuM z warstwą wschodową pola CA1 oraz warstwą piramidową hipokampa właściwego [68]. Oprócz połączeń wstępujących z PHa do HPC, wykazano obecność licznych włókien zstępujących z układu septo-hipokampalnego do PH i SuM [47]. Wydaje się, że funkcją tych połączeń jest modulowanie częstotliwości wyładowań neuronów w SuM i PH, podczas rytmu theta generowanego w formacji hipokampa. Układ szlaków zstępujących może być zatem supresorem oscylacji theta w trakcie okresów desynchronizacji aktywności EEG w formacji hipokampa [47].

Pierwsze badania dotyczące wpływu lezji obszaru tylnego podwzgórza na hipokampalny rytm theta przeprowadzili Robinson i wsp. w 1974 r. Analizowali wpływ rozległych uszkodzeń tylnego podwzgórza na zachowanie zwierzęcia i towarzyszącą mu aktywność bioelektryczną HPC. Wyniki ich badań wskazywały, że nawet duże lezje tylnego podwzgórza nie miały znaczącego wpływu na generowanie rytmu theta w formacji hipokampa [80]. Całkowicie odmienne wyniki uzyskano w następnych badaniach, prowadzonych w 1987 r. na swobodnie poruszających się szczurach [89]. W doświadczeniach tych wykonywano lezje bocznego podwzgórza, które obejmowały również PHa. Wyniki wskazały, że uszkodzenie podwzgórza powodowało wzrost aktywności zdesynchronizowanej w hipokampalnym zapisie EEG, co świadczyło o hamującym wpływie lezji na zdolność HPC do generowania aktywności rytmicznej. Różnice obserwowane w przedstawianych badaniach mogły wynikać z różnego zasięgu dokonywanych lezji oraz mniej precyzyjnych technik badawczych stosowanych we wczesnych eksperymentach.

Inne badania, przeprowadzone przez Glina i wsp. w 1991 r. dotyczące wpływu uszkodzeń podwzgórza na generowanie rytmu theta w HPC, potwierdziły istotny wpływ, jaki lezje PHa wywierają na aktywność bioelektryczną formacji hipokampa. Wykazano w nich, że po uszkodzeniach przyśrodkowego obszaru podwzgórza zanika zdolność do generowania hipokampalnego rytmu theta u szczurów, a przy niekompletnych lezjach PHa, zdolność generowania rytmu theta przez formację hipokampa była zachowana. Autorzy zasugerowali, że obszary związane z modulowaniem oscylacji theta w HPC są rozproszone w obrębie całego podwzgórza [34].

W dalszych badaniach, Kirk i McNaughton wykazali, że u znieczulonych uretanem szczurów iniekcje lokalnego anestetyku (prokainy) do tylnego podwzgórza obniżały amplitudę i częstotliwość hipokampalnego rytmu theta wywołanego stymulacją elektryczną RPO [48]. Autorzy wysunęli tezę, że częstotliwość rytmu theta, generowanego w HPC w wyniku stymulacji RPO, jest kodowana w jądrze nadsuteczkowatym. Badacze potwierdzili te wnioski w następnych badaniach [69], w których dodatkowo wykazali, że podobne blokowanie jądra nadsuteczkowatego, u swobodnie poruszających się szczurów nie miało większego wpływu na hipokampalny rytm theta. Postawiono wniosek, że SuM jest tylko jednym z dwóch lub więcej jąder zaangażowanych w kontrolę częstotliwości rytmu theta wywołanego przez elektryczną stymulację RPO u swobodnie poruszających się szczurów.

W inych eksperymentach, Thinschmidt i wsp. [88] analizowali, u szczurów anestetyzowanych uretanem, wpływ lezji lub czasowej inaktywacji SuM (iniekcja prokainy) na generowanie aktywności rytmicznej w HPC wywołanej drażnieniem elektrycznym struktur pnia mózgu. Wykazali, że hipokampalny rytm theta indukowany przez elektryczną stymulację RPO był znacząco osłabiony po iniekcji prokainy do PHa, zarówno jeśli chodzi o częstotliwość, jak i amplitudę. Skutek osłabienia pokrywał się z czasem anestetycznego działania prokainy w SuM i wynosił około 20 minut. Autorzy potwierdzili, że zarówno częstotliwość, jak i amplituda hipokampalnego rytmu theta wywołanego drażnieniem elektrycznym RPO są modulowane u anestetyzowanych szczurów, przez połączenia biegnące z SuM do HPC.

Cykl badań dotyczący roli obszaru tylnego podwzgórza w modulowaniu amplitudy i częstotliwości hipokampalnego rytmu theta u swobodnie poruszających się szczurów przeprowadzili Pan, McNaughton i Woodnorth na przełomie XX i XXI w. W 1997 r. Pan i McNaughton [74] przeprowadzili doświadczenia, w których chlordiazepoksyd (CDP; związek nasilający działanie receptorów GABA-ergicznych) podawany obwodowo lub bezpośrednio do SuM, wpływał wyraźnie na parametry rytmu theta obserwowanego w HPC. Wykazano, że iniekcja CDP do SuM powodowała lekki spadek częstotliwości rytmu theta, natomiast obwodowe podanie tego związku obniżało częstotliwość hipokampalnego rytmu w większym stopniu. Autorzy wnioskowali, że poza SuM, również inne struktury muszą być zaangażowane w kodowanie częstotliwości oscylacji theta w HPC u swobodnie poruszających się zwierząt. W następnych badaniach wykazali, że efekt lezji przyśrodkowego obszaru SuM na częstotliwość rytmu theta jest różny, zależnie od aktualnego zachowania zwierzęcia. Autorzy zasugerowali, że przyśrodkowy obszar jądra nadsuteczkowatego moduluje aktywność theta generowaną w HPC tylko w czasie niektórych typów ruchu [76]. To potwierdzało wcześniejsze badania, wykazujące znaczący udział jądra nadsuteczkowatego w kontrolę częstotliwości hipokampalnego rytmu theta u szczurów anestetyzowanych i znacznie mniejszy udział tego obszaru w kontroli częstotliwości rytmu u zwierząt swobodnie poruszających się. W dalszych, bardziej szczegółowych doświadczeniach behawioralnych przeprowadzonych przez Woodnorth i McNaughtona w 2005 r. [101] badano różnice wpływu CDP, podawanego obwodowo oraz bezpośrednio do PH, na hipokampalny rytm theta, który generowany był podczas spontanicznej aktywności ruchowej lub podczas świadomych, ukierunkowanych aktów ruchowych. Silniejszy skutek miało podanie CDP bezpośrednio do PH i podczas ruchów świadomych wywoływało redukcję częstotliwości rytmu theta, natomiast nie miało wpływu na częstotliwość rytmu podczas ogólnej aktywności ruchowej. Wyniki wskazują, że rola jąder tylnego podwzgórza ogranicza się do kodowania częstotliwości rytmu theta tylko towarzyszącego świadomym, ukierunkowanym aktom ruchowym, a w kodowanie częstotliwości, w czasie których zaangażowany jest układ GABA-ergiczny na poziomie PH.

Podczas kolejnego etapu prac, Woodnorth i McNaughton analizowali wpływ podawanego do SuM lub PH, antagonisty receptora benzodiazepinowego – flumazenilu, na zachowanie zwierząt i hipokampalną aktywność theta [102]. Flumazenil działa jako antagonista CDP, hamując aktywność receptorów GABA-ergicznych i zarówno w PH, jak i przyśrodkowym SuM przeciwdziałał zależnemu od CDP hamowaniu rytmu theta generowanego w HPC. Autorzy wnioskowali, że jądro nadsuteczkowate i jądra tylnego podwzgórza współpracują ze sobą przy kodowaniu częstotliwości theta wywołanego silną aktywacją RPO. W 2003 r. [100] ci sami badacze przeprowadzili cykl badawczy, obejmujący iniekcje prokainy do SuM i PH oraz do miejsc zlokalizowanych we wstępującym systemie synchronizującym „powyżej” i „poniżej” tych jąder. Iniekcja prokainy „powyżej” przyśrodkowego SuM (tzn. w szlakach biegnących z SuM do obszaru MS/vDBB) powodowała, w większości przypadków, spadek częstotliwości hipokampalnego rytmu theta. Podobny efekt powodowała iniekcja CDP bezpośrednio do PH i SuM, prowadząc do redukcji częstotliwości rytmu w HPC. Natomiast iniekcja CDP „poniżej” przyśrodkowego SuM (tzn. w szlakach biegnących do SuM ze struktur pnia mózgu) wywierała różne efekty, w zależności od wielkości iniekcji – częstotliwość hipokampalnego rytmu theta rosła przy małej, a malała przy dużej objętości iniekcji. Autorzy dowiedli, że u swobodnie poruszających się szczurów, w genezie hipokampalnych oscylacji theta rekrutowane mogą być też inne niż PH, a struktury zlokalizowane „powyżej” i „poniżej” we wstępującym układzie synchronizującym.

Przedstawione dane wskazują, że u anestetyzowanych zwierząt aktywnością jądra nadsuteczkowatego można kontrolować zarówno amplitudy, jak i częstotliwości hipokampalnego rytmu theta. Natomiast zwierząt swobodnie poruszających się, częstotliwość rytmu jest kontrolowana prawdopodobnie przez jądro nadsuteczkowate oraz jądra tylnego podwzgórza. Rozbieżności te najprawdopodobniej są związane z modulowaniem przez omawiane struktury PHa odmiennych typów rytmu theta zwierząt swobodnie poruszających się i tych, znajdujących się w śnie anestetycznym. Jak wspomniano we wprowadzeniu u zwierząt znajdujących się w narkozie obserwowany jest typ 2 rytmu theta (mający podłoże cholinergiczne), natomiast u swobodnie poruszających się rejestrowany jest typ 1 rytmu (o charakterze niecholinergicznym). Odmienne podłoże neurochemiczne obu typów hipokampalnego rytmu theta może wskazywać na różne obwody i szlaki neuronalne zaangażowane w jego generowanie i modulowanie, co może być podłożem obserwowanych różnic.

Już w 1968 r. Kawamura i Domino [44] przeprowadzili pierwsze badania wpływu elektrycznego drażnienia obszaru tylnego podwzgórza na hipokampalny rytm theta. Doświadczenia prowadzono na anestetyzowanych kotach, u których wcześniej dokonano chemicznych lezji przedniej części śródmózgowia. Wyniki wskazały, że elektryczna stymulacja PHa wywoływała hipokampalny rytm theta, nie wywołując jednocześnie zmian EEG w korze nowej. Autorzy zasugerowali, że obszar tylnego podwzgórza jest nie tylko główną drogą przekazywania impulsów biegnących z tworu siatkowatego do HPC, ale też sam zawiera obwody neuronalne aktywujące tę strukturę [44]. Badacze porównali te wyniki również do swoich wcześniejszych badań nad obszarem przyśrodkowej przegrody i wskazali, że rola MS/vDBB, jako rozrusznika aktywności rytmicznej w HPC, może być sprawowana wyłącznie przy obecności impulsacji docierającej do obszaru przyśrodkowej przegrody z PHa oraz tworu siatkowatego [45].

W badaniach, prowadzonych na swobodnie poruszających się szczurach, Bland i wsp. [12] wykazali, że elektryczna stymulacja grzbietowo-przyśrodkowego obszaru tylnego podwzgórza wygenerowała rytm theta w HPC oraz indukowała ruchy głowy, bieganie, czy skakanie. W badaniach tych, wzrost siły drażnienia PHa powodował proporcjonalny wzrost częstotliwości generowanego rytmu theta. Zwiększało się też tempo biegania lub siła, z jaką inicjowany był skok. Autorzy wywnioskowali, że wstępujący układ synchronizujący aktywność rytmiczną w HPC odgrywa istotną rolę w kontroli zachowań dowolnych [12], a jedną z istotnych struktur uczestniczących w tym procesie jest PHa.

W dalszym etapie badań nad rolą PHa w genezie hipokampalnego rytmu theta, Coleman i Lindsley [21] przeprowadzili eksperymenty ze stymulacją przyśrodkowych i bocznych obszarów podwzgórza u swobodnie poruszających się szczurów. Elektryczne drażnienie obszarów przyśrodkowych PHa wywoływało hipokampalny rytm theta, a stymulacja bocznych obszarów powodowała desynchronizację aktywności w HPC. Autorzy wysunęli tezę, że dwie odrębne drogi neuronalne przebiegające przez obszar tylnego podwzgórza tworzą układy mające zwrotne połączenia z formacją hipokampa, powodując modulowanie jej aktywności bioelektrycznej, a także modyfikowanie zachowania zwierzęcia.

Następnym etapem badań było określenie roli tylnego podwzgórza i przyśrodkowej przegrody we wstępującym układzie synchronizującym aktywność HPC. Eksperymenty te miały na celu określenie wpływu do przegrodowych iniekcji prokainy oraz obwodowych iniekcji atropiny na rytm theta rejestrowany w formacji hipokampa i korze śródwęchowej. Dickson i wsp. [27] stymulowali tylne podwzgórze, co prowadziło do generowania rytmu theta nie tylko w HPC, ale również EC. Rytm, obserwowany w obu strukturach limbicznych, był blokowany zarówno przez doprzegrodowe iniekcje prokainy, jak i obwodowe podanie atropiny. Autorzy zasugerowali, że u znieczulonych uretanem szczurów, rytm theta w EC oraz HPC jest modulowany przez impulsację o charakterze cholinergicznym, muskarynowym, biegnącą za pośrednictwem przyśrodkowej przegrody z tylnego podwzgórza. Badacze wykazali również bezpośrednią zależność między intensywnością elektrycznej stymulacji PH a częstotliwością i mocą aktywności theta rejestrowanej w EC. Postawiono tezę, że neurony w PHa modulują częstotliwość i moc rytmu theta w formacji hipokampa oraz w korze śródwęchowej. W następnych doświadczeniach, ci sami autorzy [26] dowiedli, że elektryczna stymulacja PHa znacznie zwiększa częstotliwość wyładowań komórek theta-on kory śródwęchowej podczas rytmu i hamuje wyładowania komórek theta-off w tym rejonie podczas wysokoamplitudowej aktywności zdesynchronizowanej (large irregular activity) w HPC. Hipokampalny oraz rejestrowany w EC rytm theta, indukowany przez stymulację PHa, zanikał po podaniu prokainy do przyśrodkowej przegrody. Autorzy potwierdzili, że wstępujący układ synchronizujący aktywność theta wywiera podobne skutki zarówno na formację hipokampa, jak i korę śródwęchową.

W 1994 r. Oddie i wsp. [73] przeprowadzili serię eksperymentów mającą na celu określenie roli PHa w generowaniu hipokampalnego rytmu theta. Potwierdzono wyniki prezentowane wcześniej przez Blanda [3], wskazujące, że elektryczna stymulacja PH wywołuje aktywność rytmiczną theta w HPC, a częstotliwość rytmu rośnie wraz ze zwiększaniem intensywności bodźca elektrycznego. W badaniach tych wykazano, że czasowa inaktywacja PHa poprzez iniekcję prokainy, nie miała wpływu na częstotliwość rytmu theta wywoływanego iniekcjami karbacholu (agonisty cholinergicznego) do przyśrodkowego obszaru przegrody. Zaobserwowano natomiast znaczne zmniejszenie amplitudy hipokampalnego rytmu indukowanego karbacholem. Jednak mikroinfuzje prokainy do PHa całkowicie eliminowały spontaniczny rytm theta w formacji hipokampa lub rytm wywołany w tej strukturze elektryczną stymulacją RPO lub stymulacją czuciową (tail-pinch). Ponadto, infuzja karbacholu do jąder tylnego podwzgórza wywoływała ciągłe wytwarzanie rytmu theta w HPC. Badacze wywnioskowali, że PHa jest główną częścią wstępującego układu synchronizującego i jest swojego rodzaju „tłumaczem” intensywności pobudzenia biegnącego z RPO, na wyładowania komórkowe o konkretnej częstotliwości, przekazywane następnie do obszaru przyśrodkowej przegrody i ostatecznie do formacji hipokampa [73].

Podsumowując, powyższe badania wpływu elektrycznych stymulacji obszaru tylnego podwzgórza na generowanie rytmu theta w formacji hipokampa wskazują na ważną rolę, jaką odgrywa PHa w systemie neuronalnym związanym z powstawaniem oscylacji theta w HPC. Dowiedziono, że stymulacja PHa wywołuje aktywność rytmiczną theta i moduluje parametry rytmu obserwowanego w formacji hipokampa, a także w korze śródwęchowej. Zasugerowano, że obszar tylnego podwzgórza odgrywa ważną rolę w modulowaniu intensywności pobudzenia przekazywanego z RPO do obszaru przyśrodkowej przegrody i następnie do HPC.

Innym elementem badań udziału obszaru tylnego podwzgórza w modulowaniu rytmu theta obserwowanego w HPC jest analiza aktywności pojedynczych neuronów PHa w powiązaniu z hipokampalną aktywnością polową. W 1991 r. Kirk i McNaughton [49] przeprowadzali badanie EEG w HPC u szczurów anestetyzowanych uretanem, jednocześnie dokonując rejestracji tylnopodwzgórzowej aktywności komórkowej. Wzorzec aktywności pojedynczych neuronów w SuM okazał się rytmiczny i zgodny w fazie z rytmem theta rejestrowanym jednocześnie w formacji hipokampa. Doprzegrodowe iniekcje prokainy (blokowanie MS/vDBB) znosiły rytm theta w formacji hipokampa, natomiast nie wpływały na rytmiczną aktywność komórek jądra nadsuteczkowatego. Autorzy zasugerowali, że to właśnie jądro nadsuteczkowate jest prawdopodobnym obszarem odpowiedzialnym za programowanie częstotliwości hipokampalnego theta, a sygnał z niego biegnie do formacji hipokampa przez obszar przyśrodkowej przegrody.

W 1994 r. Kocsis i Vertes [55] badali wyładowania neuronów w SuM, ciałach suteczkowatych oraz przylegających obszarach międzymózgowia, przy jednoczesnej rejestracji rytmu theta w HPC. Wykazali, że w badanych strukturach obecne były neurony, których aktywność była powiązana z rytmem lokalnie generowanym w HPC. Spośród 170 badanych komórek zarejestrowali 29, których wzorzec wyładowań był zsynchronizowany z rytmem theta obserwowanym w HPC. Potwierdzili, że SuM i MB mogą być bezpośrednio powiązane z generowaniem rytmu theta i przesyłaniem rytmicznego wzorca wyładowań do różnych części układu limbicznego i przodomózgowia [55].

Inne badania dotyczące aktywności pojedynczych neuronów obszaru tylnego podwzgórza w powiązaniu z hipokampalnym rytmem theta prowadzili Bland i wsp. w 1995 r. [7]. Autorzy wykazali obecność w PHa trzech typów neuronów: theta-on toniczych, theta-on fazowych oraz theta-off tonicznych. Wszystkie neurony związane z hipokampalnym rytmem theta zarejestrowane w jądrach tylnego podwzgórza sklasyfikowano jako komórki theta-on toniczne, natomiast komórki rejestrowane w jądrze nadsuteczkowatym sklasyfikowano jako theta-on fazowe. Aktywność neuronów umiejscowionych między tymi obszarami sklasyfikowano jako neurony toniczne theta-off. Wyniki zbieżne z badaniami Blanda i wsp. przedstawili Kirk i wsp. w 1996 r. [50]. Autorzy zaobserwowali obecność neuronów theta-on tonicznych w PH oraz neuronów theta-on fazowych w SuM, co potwierdzało wcześniejsze obserwacje. Wykazali również, że tylnopodwzgórzowe neurony związane z hipokampalnym rytmem theta utrzymywały wzorzec wyładowań nawet po infuzji prokainy do przegrody. Po podaniu prokainy, zaobserwowano znaczący wzrost częstości wyładowań neuronów PHa, podczas elektrycznej stymulacji pnia mózgu w porównaniu do czasu przed jej podaniem. Autorzy stwierdzili, iż częstotliwość wyładowań neuronów theta-on tonicznych w PH i theta-on fazowych w SuM jest niezależna od oscylacji theta generowanych w układzie septohipokampalnym natomiast wpływa na nią informacja docierająca z pnia mózgu. Ponadto, autorzy zasugerowali, iż rola jąder tylnego podwzgórza w układzie synchronizującym polega na przesyłaniu tonicznej impulsacji do układu septohipokampalnego, natomiast funkcją jądra nadsuteczkowatego jest zmiana tonicznego pobudzenia biegnącego z RPO na rytmiczny wzorzec wyładowań. Łączne toniczne oddziaływanie PH i rytmiczne SuM prowadzą do generowania epizodów aktywności oscylacyjnej w układzie septohipokampalnym [49]. W dalszych pracach, autorzy wykazali, że związana z rytmem theta w HPC aktywność neuronów SuM i PH, była niezależna od uszkodzeń szlaków nerwowych biegnących z PHa do układu septohipokampalnego. Pozwoliło to na wysunięcie wniosku, że aktywność neuronalna jądra nadsuteczkowatego i jąder tylnego podwzgórza jest niezależna od bezpośredniej impulsacji zstępującej z MS/vDBB i/lub formacji hipokampa, jednak może być przez nią modulowana [46, 47].

W 1997 r. Kocsis i Vertes [56] przeprowadzili badania komórkowe na anestetyzowanych uretanem szczurach. Celem eksperymentu było funkcjonalne rozróżnienie neuronów w SuM i MB oraz scharakteryzowanie ich powiązania z rytmem theta w HPC, wywołanym przez elektryczną stymulację przegrody. Wykazali, że wyładowujące rytmicznie neurony tylnego podwzgórza tworzą heterogenną grupę komórek, które są powiązane z hipokampalnym rytmem theta w różnych fazach. Sklasyfikowano cztery grupy komórek pod względem ich relacji fazowych do oscylacji theta w HPC. Pierwsze dwie grupy tworzyły komórki, których wyładowania związane były ściśle z fazą rytmu theta i pojawiały się dokładnie w dodatnim lub ujemnym szczycie fali równolegle rejestrowanego hipokampalnego rytmu. Kolejne dwie grupy neuronów generowały potencjały czynnościowe również w ścisłym związku z polową aktywnością theta w HPC, ale ich wyładowania obserwowano albo na ramieniu wstępującym albo zstępującym fali hipokampalnego potencjału polowego. Autorzy tłumaczyli takie zróżnicowanie neuronów w PHa tym, że w obszarze SuM i MB mogą znajdować się połączenia hamujące i pobudzające, docierające do tych jąder zarówno z niższych pięter układu wstępującego, jak i zwrotne z formacji hipokampa. W kolejnych pracach potwierdzili [97], metodami znakowania fluorescencyjnego, obecność silnych połączeń biegnących z SuM do układu septohipokampalnego. Szlaki te są według nich bezpośrednio zaangażowane w gene-rowanie hipokampalnego rytmu theta, przez co również w funkcje pamięciowe i przestrzenne sprawowane przez HPC. Na kolejnym etapie badań, Kocsis i Kaminski [54] przedstawili pogłębioną analizę współdziałania neuronów związanych z rytmem theta rejestrowanym w układzie septohipokampalnym. Wykazali, że aktywność neuronów umiejscowionych w SuM prowadzi do generowania oscylacji theta w HPC jedynie podczas epizodów rytmu wywołanego bodźcami sensorycznymi. Natomiast przy spontanicznej aktywności theta, wyładowania neuronów SuM związanych z rytmem są kontrolowane przez zstępujące szlaki biegnące z układu septohipokampalnego. Autorzy postawili tezę, że może istnieć silna zależność między typem zachowania zwierzęcia a funkcją, jaką pełnią neurony SuM w generowaniu oscylacji theta obserwowanych w korze limbicznej. Dalsze badania Kocsisa i wsp. potwierdziły heterogenność neuronów jądra nadsuteczkowatego, związanych z hipokampalną aktywnością oscylacyjną theta [53].

Podsumowując, badania nad aktywnością pojedynczych neuronów w obszarze tylnego podwzgórza związanych z rytmem theta w HPC wskazują na istotny udział PHa w generowaniu tego wzorca EEG. Dowiedziono, że aktywność neuronów PHa związanych z hipokampalnym rytmem theta jest niezależna od impulsacji z obszaru przyśrodkowej przegrody, ale może być przez nią modulowana.

To najprawdopodobniej jądro nadsuteczkowate jest strukturą w dużej części odpowiedzialną za programowanie częstotliwości rytmu theta w HPC, a jądra tylnego podwzgórza odpowiadają za przesyłanie tonicznej impulsacji z RPO do układu septohipokampalnego.